油藏工程课件-第四章-2水驱特征分析方法.ppt

1、油藏工程原理与方法油藏工程原理与方法第四章油藏动态分析方法第四章油藏动态分析方法第第2424讲讲 水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析 提 纲 一、注水开发简述 二、水驱特征曲线定义 三、水驱特征曲线特征分析 四、实例分析 五、水驱特征曲线类型一、注水开发简述 石油开采中的一次采油是利用天然能量开采，即利用流体和岩石的弹性能、溶解气膨胀能、气顶驱、重力驱以及有边、底水的侵入。一次采油的采收率很低，一般在20%20%以下。继一次采油之后，注水成为提高采收率的主要方法之一。向油层注水，利用人工注水保持油层压力，是油田开发史上一个重大的转折，自2020世纪20-3020-30年代注水油田在美国获得工业应

2、用以来，目前世界范围内广泛应用注水采油。水驱开发油田，可以获得较高的最终采收率，并且由于水源丰富、价格低廉，因此，水长期作为一种有效的驱替液体，在世界各国油田开发广泛使用。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析4-24-2水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析 追溯起来，注水起源于1919世纪下页美国宾西法尼亚西部地区的PitholePithole城(费城)，至今已有100100多年的历史。最初出现的注水是偶然的。水从活动封隔器附近的浅含水层渗入一口油井，使这口井不能再出油，但却引起了周围井产量的增加。John F.John F.CarllCarll在18801880年美国宾西法尼亚第2 2次地质调查报告

3、中，提出注水能够提高原油最终采收率这一看法。之后CaliforniaCalifornia（19171917）、OklahomaOklahoma（19311931）、TexasTexas（19361936）等地油藏相继开始注水采油，到2020世纪4040年代注水采油开始蓬勃发展（WillhilteWillhilte,P.,G.,P.,G.，19861986）。中国在近代注水工艺技术发展中，也取得了颇有特色的成果。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析 4040多年的开发经历表明，注水采油在我国大庆油田得到了成功应用。大庆油田是世界上特大油田之一，是陆相多油层砂岩油田，油层非均质性十分明显。大庆原油属石

4、蜡基原油，含蜡量高达202030%30%，边水不活跃。大庆油田于19601960年6 6月投入开发，19761976年进入全面开发阶段，年产量在50005000万吨以上，已经稳产二十多年。大庆油田以“早期内部注水，保持压力采油”为原则，发展了一整套适合现场特点的分层注采工艺，创造了前所未有的中深井、多层砂岩油藏分层开采成功范例。结合北海（North SeaNorth Sea）油田的开发经验，BPBP研究中心的MitchellMitchell（19821982）也曾对油田注水开发的方法进行了总结，但比起中国学者的研究结果来要逊色得多。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析 一般来说，天然能量充足的油藏

5、占2-3%2-3%，97%97%的需要注水来补充地层的能量，中国90%90%以上的油田需要注水开发，这与具体的沉积环境有关。此外天然能量局限性大，发挥不稳定，初期快，后期慢，采油速度小，采油效率低。优势：1 1）一般都有可供利用的水资源，水容易获得，注水的投资和操作费用低而利润大。2 2）注水是相对容易的，水容易注入底层且能产生一定的水压。3 3）水在油层中的波及能力较高，4 4）水在油层中容易流动，水在驱油方面是有效的。适用性：注水毕竟是外来流体，与地层岩石和流体不配物，产生伤害水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析 美WrightWright（19581958）在研究采油速度对注水开发油田的影响

6、时，根据实际数据首先建立了WORWORNpNp半对数统计直线；PartsParts（19591959）在预测五点井网面积注水时，利用理论计算和电模型的实验，也给出了WORWORNpNp半对数统计直线，他们的方法和结果后来在美国许多油田得到了应用，现在仍然用该方法估算油田的累积产量和剩余油。前苏联的马克西莫夫（19591959）根据全苏石油科学研究院的室内水驱油实验数据，给出了WpWpNpNp的半对数直线关系，目前，该方法已经被CNPCCNPC列为预测水驱油田采收率的重要方法之一。中国童宪章（19781978）最先发表了“天然水驱和人工注水油藏的统计规律探讨”（石油勘探与开发，第六期，19781

7、978），陈元千教授和俞启泰教授等等也在这个领域做出突出贡献。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析 不同油水粘度的油田水驱特征有明显的差异：低粘度油田，油水粘度比低，开发初期含水上升缓慢，在含水率与采出程度的关系曲线上呈凹曲线，主要储量在中低含水期采出，而中高粘度油田与此相反，在含水率与采出程度的关系曲线上呈凸形曲线，主要储量在高含水期采出，这是由水驱油非活塞性所决定的。储层的润湿性和非均质性更加剧了这种差异。我国主要油田原油属于石蜡基原油，粘度普遍较高，高含水期是注水开发油田的一个重要阶段，在特高含水期仍有较多储量可供开采。研究中高含水期的水驱油田的开发特征具有重要的意义。水驱曲线特征分析水驱曲

8、线特征分析含水率与采出程度关系曲线含水率与采出程度关系曲线 00.20.40.60.81051015202530采出程度 R(%)含水率 fw(f)实际理论水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析1、直井-水平井2、粘度低-高3、低水-边水4、非均质-均质水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析二、水驱特征曲线定义二、水驱特征曲线定义：在水驱油田的动态分析和预测中，对于已经进入中期含水的油田，人们发现若将累积产油累积产水或水油比累积产油等数据作成相应的半对数图，可得到比较明显的直线。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析：一个天然水驱或人工水驱的油藏，当：一个天然水驱或人工水驱的油藏，当它已经它已经全面开发全面开发

9、并并进入稳定生产阶段后进入稳定生产阶段后，含水率达到一定，含水率达到一定高度并逐渐上升时，高度并逐渐上升时，在半对数坐标纸上在半对数坐标纸上，以以对数坐标表示对数坐标表示油藏的油藏的累积产累积产水水量量W Wp p，以，以普通坐标普通坐标表示油藏的表示油藏的累积产累积产油油量量N Np p，做出两者的关系曲线，常出现一条，做出两者的关系曲线，常出现一条，称，称为为。水驱特征曲线水驱特征曲线是天然水驱和人工注水开发油田特有的是天然水驱和人工注水开发油田特有的。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析 常用的水驱曲线目前已有5050多种应用于油田，可以对累积产油、累积产水、累积产液、产油量、产水量、产液量

10、、含水率、水油比、可采储量、采收率等各项指标进行预测。油田的注采井网、注采强度、增产措施等变化时，水驱曲线可能会出现拐点，但半对数直线关系可能仍然成立。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析三、水驱特征曲线特征分析三、水驱特征曲线特征分析上式称为水的分流量方程，它表明含水率取决于油水两相各自的渗透率和粘度。比如稠油油藏见水后，由于u uo o大，故f fw w较高，对于一定油层来说，u uo o、u uw w为定值，此时若求得了K Ko o/K/Kw w，就可以计算含水率。而K Ko o/K/Kw w可在油水相对渗透率曲线上得到。实践证明：K Ko o/K/Kw w与S Sw w之间为一指数函数。0

11、 0、含水率和水油比（在稳态状况下）owwwooowkBkBQQWORwwffWOR1wooowwowwwkBkBQQQf11WORWORWORfw1111Qw和Qo分别为地面的油水产量。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析在相对渗透率曲线上,每隔一定饱和度读出：油和水的相对渗透率,算出油水相对渗透率比值K Kroro/K/Krwrw。在半对数座标上作出K Kroro/K/KrwrwS Sw w关系曲线。如图所示，曲线中间主体段是直线，这一直线段正好是矿场实际常用的范围。直线段可用下式表示：1 1、相对渗透率与含油饱和度的关系、相对渗透率与含油饱和度的关系wcsrwrodekk水驱曲线特征分析水驱

12、曲线特征分析2 2、水油比与含油饱和度的关系、水油比与含油饱和度的关系owwwookBkBWORwcsrwrodekkdeBBkBkBQQWORwcswwooowwwooow将该统计规律代入水油比的关系式中：这样我们就建立了水油比WOR与含油饱和度Sw的关系式。下一步我们找找：Sw与累积产量Np有什么特殊关系？水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析3、原始储量、剩余可采储量、累积产量水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析在注水保持压力下：BoBoBoiBoi，则有：wioiopwSBAhNS/100oiwiwopBSSAhN/)(100饱和度与累计产量关系如下：这样我们就建立了水油比、Np与含水饱和度Sw

13、的关系式。4、Np与含水饱和度Sw的关系水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析（一）、甲型水驱曲线 前苏联学者马克西莫夫，19591959年以经验公式提出的累积产水量与累积产油量的半对数关系式，后于19781978年我国著名油田开发专家，已故中科院院士童宪章先生，命名为甲型水驱曲线。在理论上完整系统的推导由陈元千完成（水驱曲线关系式的推导，石油学报，19851985（2 2）6 6，69-7869-78）。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析deBBkBkBQQWORwcswwooowwwooowdeBBQQwcswwooowdtdNQpo由上述由上述WOR-WOR-S Sw w关系式：关系式：油田的累

14、计产水量可由下列表示：dteBdBQdtQWwcswwoototwp00油田的瞬时产量与累计产量的关系为：代入上式Wp中。wioiopwSBAhNS/100改写为地面水产量的形式：Qw和Qo分别为地面的油水产量。代入上式水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析pwioiopNwwoopdNcSBAhcNBdBWp)/100exp(0dtdtdNeBdBWpSBAhNcNwwoopwioiopp/1000CBNDdNBNBAdNBNAWpppNppNppp)exp()exp()exp(00如下公式为甲型水驱曲线：水驱曲线就是地层岩石的相渗特性在生产规律上的宏观反映。由于不同油田的岩石相渗特性不同，因此，

15、水驱曲线的常数也不尽相同。代入的Sw代入的Qo水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析累积产水量W Wp p必须加上一个常数C C,才能与累积产油量N Np p在半对数坐标上成直线关系，但是，随着油田的生产，含水率上升和累积产水量的增加，常数C C的影响逐渐减小，在油田开发的中后期，累积产水量W Wp p和累积产油量N Np p在半对数坐标上成直线关系。)lg(lgbWaNpp水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析可采储量计算对甲型曲线等式两边分别时间t t求导数：;/;/dtdNQdtdWQpopw1303.2/BWORWp111)303.2lg(lgBBAWORNppowWBQQWOR1303.2wwf

16、fWOR1代入甲型水驱曲线：又因为含水率和水油比的关系式：预测可采储量：)303.2lg()1lg(11%98%98BAffNwwR动态分析1、预测开采储量；2、采收率标定；3、动态分析；4、开发效果评价。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析（二）（二）、乙型水驱曲线 童宪章先生和谢尔盖夫等人，分别与19781978年和19821982年，以经验公式的形式提出了累积水油比与累积产油量的半对数直线关系式。后于19931993年（陈元千，“一种新型水驱曲线关系式的推导及应用”，石油学报，19931993（2 2）1414，65-7365-73）完成了他的理论推导。该直线称乙型水驱曲线。pNBAWOR2

17、2lg由甲型水驱曲线两端对Np求导后，取对数：水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析可采储量计算pNBAWOR22lgpwwNBAff221lg221lgBAffNwwpwwffWOR1代入乙型水驱曲线：因为含水率和水油比的关系式：预测可采储量：22%98%981lgBAffNwwR累计产量和含水率的关系：1、预测开采储量；2、采收率标定；3、动态分析；4、开发效果评价。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析一般是在油藏进入开发中期后：童宪章提出了一种经验图版法，以此预测油藏的采收率变化趋势。根据油田含水统计，水驱油田含水率采收率有如下关系：69.15.71lgRwwERff根据水驱油藏含水率、采出程度和

18、最终采收率得到的统计关系图版，用对应的查出相应的采收率ER。（三）、童宪章图版法水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析童宪章经验图版法理论油田生产水油比与含水率之间的关系为：DwwdRaff21lgdaERRD2(max)49lgwwffWOR1PwwNbaff221lgPNbaWOR22lg把上式代入乙型水驱曲线：得到：令：b2d N ,b2NP=dRD,代入上式：当含水为98%时，油田废弃，此时的采出程度为油田的水驱最终采收率（ER）地质储量通过a2将ER采收率代回上式。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析daERRD2(max)49lg69.15.71lgRDwwERff)(69.149lg1lg

19、RDDRwwERddRdEffDwwdRaff21lgRdEa49lg2提出a2的表达式：代入含水率和采出程度的表达式：童宪章通过油田的水驱常数统计后，认为d7.5代入：水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析69.15.71lgRDwwERff水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析1、编制采收率曲线：ER10、20、30.。2、在统一坐标系中，绘制实际油藏、油层等的Rfw曲线。3、分析实际曲线与理论曲线的关系和变化。308050406070水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析 已知某油田L区块1987年注水开发，1993年以来其生产数据见课本表4-10。油田地质储量为1260104t。试根据水驱规律计算含水率

20、达98%时的最终采油量和采收率。利用研究成果，开展开发效果评价。四、实例分析1995年水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析 第一直线段为第一直线段为：B10.008，而截距，而截距A10.989。设最大油水比为设最大油水比为49时，最大产水量和产油量公式如下时，最大产水量和产油量公式如下:tBWORWp41max102663303.2/tBBAWORNp4111max10305)303.2lg(lg根据地质储量根据地质储量N=1260104t，按此开采方式一直下去，最终，按此开采方式一直下去，最终采收率采收率ReNPmax/N=24.2%水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析 第二直线段为第二直线段为：

21、B10.0107，而截距，而截距A13.57。同样设最大油水比为同样设最大油水比为49时，最大产水量和产油量公式如下时，最大产水量和产油量公式如下:tBWORWp41max1019856303.2/tBBAWORNp4111max10678)303.2lg(lg根据地质储量根据地质储量N=1260104t，按此开采方式一直下去，最终，按此开采方式一直下去，最终采收率采收率ReNPmax/N=53.8%水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析对油田开发效果评价：1、本油田到1993年为高含水期，含水率95.9%。含水上升缓慢。2、1995年实施的一系列调整措施有效。水驱曲线出现拐点。3、挖潜措施使最大可

22、采储量由原来的305104t 提高到 678104t；提高了油田的潜能。4、最终采收率Re由原来的24.2%提高到 53.8%，提高了油田的最终采收率。5、从1995年挖潜措施后，由累积产量270104t，到最大可采储量678104t，还有剩余开采储量408104t（60）在高含水期产出。本油田仍然有很大前景。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析五、水驱特征曲线类型五、水驱特征曲线类型 直线关系式 半对数关系式 双对数关系式 组合型关系式水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析直线关系式直线关系式1、累积液油比与累积产液量的关系式2、累积液油比与累积产水量的关系式3、累积水油比与累积产液量的关系式4、累积

23、水油比与累积产水量的关系式pppbLaNLpppbWaNLpppbLaNWpppbWaNW水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析半对数关系式半对数关系式1、累积产水量与累积产油量的关系式2、累积产液量与累积产油量的关系式3、水油比与累积产油量的关系式 4、含水率与累积产油量的关系式 ppbNaWlogppbNaLlogpbNaWORlogpwbNaflog水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析双对数关系式双对数关系式1、累积产油量与含水率的关系式2、水油比与累积产水量的关系式 3、累积产油量和累积液水比的关系式 4、产油量与累积产水量的关系式 pwNbafloglogpWbaWORloglog)/lg(l

24、gPpPWLbaNpoWbaQloglog水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析组合型关系式组合型关系式1、Iraj Ershaghai 的关系式 2、胜利油田马成国的关系式bXaNpWORWORXln11)1log(wwwpffbafN水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析不同水驱曲线不同水驱曲线线形回归图线形回归图尽管线形关系千差万别，但含水率达到54.11%之后，不同方法都出现了比较明显的直线段。图3 Np与X的线形关系图图4 Lp与Np的半对数关系图图5 Wp与Np的半对数关系图图7 WOR与Np的半对数关系图图6 LogLOR与Np的线形关系图图8 fw与Np的半对数关系图图10 Np*fw与l

25、ogWOR的线形关系图图9 fw与Np的双对数关系图图2 Lp/Np与Lp的线形关系图图1 Lp/Np与Wp的线形关系图图11 Np与Lp/W的双对数关系图p水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析不同水驱曲线法预测可采储量结果对比表不同水驱曲线法预测可采储量结果对比表水驱曲线法不在于多，而在预测的结果可靠;从线形关系和预测结果的可靠性上考虑，方法1、4、5和11比较可行,其中方法2最好。水驱曲线特征分析水驱曲线特征分析水驱曲线应用的几个注意点：水驱曲线应用的几个注意点：1、在油田含水率达到50%之后，才会出现有代表性的水驱曲线直线段，进行有关的预测计算。2、在应用水驱曲线时，每一次预测的起点均应保持

26、不变，切忌随意选择，否则预测的结果可能出现倒转现象。3、在含水率达到94-95%时，甲型水驱曲线的直线段有时将发生上翘，因此不宜将含水极限定为98%，而应采用国外统用的95%作为外推确定可采储量的基础。1 1、推导甲型乙型水驱曲线直线表达式及其油气藏预测方法、推导甲型乙型水驱曲线直线表达式及其油气藏预测方法2 2、学会五种常见的水驱曲线直线表达式、学会五种常见的水驱曲线直线表达式3 3、如何应用甲型水驱曲线进行动态预测、如何应用甲型水驱曲线进行动态预测4 4、概念：甲型水驱曲线、乙型水驱曲线。、概念：甲型水驱曲线、乙型水驱曲线。5 5、分析均质和非均质性地层含水上升的差异及其原因。分析均质和非均质性地层含水上升的差异及其原因。